第一章 铸造成形工艺理论基础

铸造工艺基础知识及理论目录一、基础概念 (2)1.1 铸造的定义与意义 (3)1.2 铸造工艺的种类与应用 (4)二、铸造材料 (6)三、铸造设备 (7)3.1 熔炼设备 (9)3.2 锻造设备 (10)3.3 后处理设备 (11)四、铸造工艺过程 (12)五、铸造工艺设计 (13)5.1 工艺方案的确定 (15)5.2 工艺参数的选择 (16)5.3 工艺文件的编制 (18)六、铸造质量与控制 (20)6.1 铸造缺陷的产生原因及防止措施 (22)6.2 铸造质量检测方法与标准 (23)七、铸造生产与环境 (24)7.1 铸造生产的环保要求 (26)7.2 环保设备的应用与管理 (27)八、现代铸造技术的发展趋势 (28)8.1 快速凝固与近净形铸造技术 (30)8.2 数字化与智能化铸造技术 (31)8.3 生物铸造与绿色铸造技术 (33)一、基础概念铸造工艺是指将熔炼好的液态金属浇入铸型，待其凝固后获得所需形状和性能的金属制品的过程。

它是制造业中非常重要的工艺之一，广泛应用于汽车、航空、建筑、电子等领域。

铸造工艺的基础知识主要包括液态金属的性质、铸型（即模具）的设计与制造、浇注系统、凝固过程以及后处理等。

这些知识是理解和掌握铸造工艺的基本前提。

液态金属的性质：液态金属在铸造过程中的流动性、填充能力、冷却速度等对其最终的产品质量有着决定性的影响。

了解液态金属的成分、温度、粘度等基本性质对于铸造工艺的设计和实践都是非常重要的。

铸型的设计与制造：铸型是形成金属制品形状和内部结构的重要工具。

铸型的设计需要考虑到金属液的流动性和凝固特性，以及制品的精度和表面质量要求。

铸型的制造也需要选用合适的材料，并经过精密加工才能达到设计要求。

浇注系统：浇注系统是连接铸型和液态金属的通道，包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等部分。

合理的浇注系统设计可以确保金属液均匀地注入铸型，并有利于热量和气体的排出，从而提高制品的质量和生产效率。

第一章铸造成型技术铸造：将液态金属浇注到与零件尺寸、形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法。

铸件：采用铸造方法铸出的金属制品。

铸造生产的特点1.适应范围广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几乎不受限制）2. 可制造各种合金铸件，各种箱体、机架、阀体等3.成本较低（铸件与最终的零件形状相似，尺寸相近）铸造的局限性1材料力学性能比锻件低2容易产生铸造缺陷3劳动条件差第一节铸造成型理论基础一、液态金属冲型充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力。

液态金属重要的铸造性能指标。

冲型能力差：形状不完整、轮廓不清晰产生缺陷。

（浇不足，冷隔）问：影响液态金属充型能力的因素有哪些？★合金本身的流动性★浇注条件★铸型填充条件★铸件结构1.合金流动性1）合金流动性的概念：合金本身的流动能力流动性好●容易浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件●气体、夹杂上浮与排除●补缩好流动性差●薄壁铸件浇不足●复杂铸件产生冷隔2）合金流动性的测量螺旋形试样测量法：用浇注后试样的长度表示（实际浇注的螺旋线的长度，长度越长，流动性越好）3）影响合金流动性的因素合金的化学成分：固液两相的间距越大，流动性越差。

A.具有共晶成分的合金，纯金属流动性好B.合金成分越远离共晶点结晶温度范围越宽，流动性越差亚共晶铁随含碳量增加，结晶温度范围减小，流动性提高2 浇注条件1）浇注温度：浇注温度越高充型能力越好2）充型压头：压头越大，金属流动速度越大，充型能力越好，压力铸造、离心铸造的充型能力就比砂型铸造好。

缺点：压力过大：引起喷射和飞溅，增加金属氧化，气体来不及排除，易造成浇不足和冷隔。

3）浇注系统结构：复杂，流动阻力大，充型能力差浇注系统如阻流式、缓流式易增大铸件的流动阻力，使充型能力降低。

浇口杯和内浇口等也有同样的影响。

3. 铸型填充条件1）铸型材料：导热系数越大，合金的充型能力越差金属型铸造较砂型铸造易产生浇不足和冷隔等缺陷2）铸型温度：铸型温度越高，合金的充型能力越强3）铸型中的气体：铸型排气能力差，阻碍液态合金的充型4. 铸件结构1）铸件的折算厚度（体积与表面积之比）：折算厚度越大，充型能力越强2）铸件的复杂程度越大，充型能力差5. 提高充型能力的措施1）铸型性质方面金属铸型、熔模铸型：提高铸型温度，填涂料增加铸型热阻，提高铸型排气量，减少铸型在金属充填期间的发气速度等。

第一章铸造工艺基础1、为什么铸造是毛坯生产中的方法？试从铸造的特点并结合实例分析之。

答：铸造适用于形状复杂，特别是有复杂内腔的毛坯件；适用范围广，成本低。

机床床身、汽车发动机曲轴等。

2、什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不同成分的合金为何流动性不同？答：液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰铸件的能力称之为液态合金的充型能力；合金流动性越好充型能力越强；影响合金流动性的因素有很多，化学成分的影响最为显著。

3、某定型生产的厚铸铁件，投产以来质量基本稳定，但是近一段时间浇不到和冷隔缺陷突然增加，试分析其原因答：材料化学成分发生变化，结晶范围变宽，导致流动性变差；浇注温度即充型压力变小也会导致充型压力变小；铸型材料导热太快或铸型温度较低，使的液态合金温度降低较快；铸型排气不畅或天气因素导致温度降低。

4、既然提高浇注温度可以改变充型能力，那为什么又要防止浇注温度过高？答：因为浇注温度过高，铸件容易形成缩孔、缩松、粘沙、析出性气孔、粗晶等缺陷，故保证充型能力适合前提下，温度不宜过高。

5、缩孔和缩松有何不同？为什么缩孔比缩松较容易防止？答：缩孔是指集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞；缩松是指分散在某区域内的细小缩孔。

缩孔是铸件最后凝固部位容积较大的孔洞，采用顺序凝固加冒口的方法就可以防止，但缩松是分散在铸件没区域内的细小缩孔，分部面积很大，所以不好防止。

6、什么是顺序凝固原则？什么是同时凝固原则？各需要采取什么措施实现？上述两种凝固原则适用场合有什么不同？答：顺序凝固原则同时凝固原则定义在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位先凝固；然后靠近冒口的部位凝固；最后才是冒口本身的凝固。

尽量减少铸件各部位间的温度差，使其均匀的冷却措施实现加冒口安防冷铁使用场合的不同之处这两种凝固方式适合于收缩率较小的灰铁件铸造。

铁水在砂型里面凝固的时候，顺序凝固一般都是薄壁部分先凝固，厚壁的部分后凝固，也就是铸件壁厚凝固冷却速度有差异；而同时凝固指的是铸件所有壁厚凝固冷却速度温差较小，一般会在热节部位采用冷铁激冷的方式，迫使热节部位快速凝固，这种凝固方式适合于薄壁、壁厚较均匀的铸件。